(57)【要約】      （修正有）【課題】  積層半導体層による構造を有する半導体発光装置において、活性層からの発振光に対応した発光端面からの出射光の発光特性を維持し、なおかつ外部からの戻り光の低減が図られた半導体発光装置と、この半導体発光装置の簡便な製造方法を提供する。【解決手段】  積層半導体層の発光端面１０ａを含む端面１０ｂ上に、第１の誘電体層２１を形成し、その後、第１の誘電体層２１上に感光性のマスク材料層を塗布する。その後、この半導体レーザに電圧を印加し、半導体レーザを発振させ、発光端面１０ａに対応するマスク材料層の一部を選択的に硬化させ、この部分に硬化させたマスク材料層を残存させる。その後、第１の誘電体層２１の、硬化した感光性マスク層を含む面に第２の誘電体層２２を形成し、続いて残存しているマスク材料層とこの上に形成された第２の誘電体層２２とを共に除去する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部を形成する積層半導体層を有する半導体発光装置の製造方法であって、
上記発光部の発光端面を含む上記積層半導体層端面に、上記発光部の発光端面からの発振光に対する光透過性を有する第１の誘電体層を形成する第１の誘電体層の形成工程と、
上記積層半導体層の発光端面からの発振光による露光処理を経て、発光端面上に選択的に感光性マスク層を形成する感光性マスク層の形成工程と、
上記感光性マスク層上と上記第１の誘電体層とに渡って第２の誘電体層を形成する第２の誘電体層の形成工程と、
上記感光性マスク層を除去して、該マスク層の除去と共に、該マスク層上の上記第２の誘電体層を排除して、上記発光端面のパターンに応じた窓を形成する上記第２の誘電体層のパターン化工程とを有することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
上記感光性マスク層の形成工程を、感光性を示すマスク材料層を形成し、該マスク材料層に対する、上記発光端面からの発振光による上記発光端面のパターンに応じた露光処理と、これに続く、上記マスク材料層に対する現像処理とを経て、上記発光端面のパターンに応じた感光性マスク層を形成することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項３】
上記感光性マスク層が、光硬化性材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項４】
発光部を形成する積層半導体層を有する半導体発光装置であって、
上記発光部の発光端面を含む上記積層半導体層端面に、少なくとも、上記発光部の発光端面からの発振光による上記発光端面のパターンに応じた誘電体層が形成されたことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項５】
上記誘電体層が、上記発光端面からの発振光に対する光透過性を有する第１の誘電体層と、上記発光端面からの発振光に対する光透過性が上記第１の誘電体層に比して小とされた第２の誘電体層とが、上記積層半導体層端面に積層されて成り、
上記第２の誘電体層が、上記発光部の発光端面からの発振光による上記発光端面のパターンに応じた開口を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光装置の製造方法と、この製造方法によって作製される半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体発光装置、例えば半導体レーザ装置においては、一般に劈開面によって形成される共振器長方向の前方端面及び後方端面に、それぞれの透過率、反射率の制御や、保護の目的をもって誘電体層が被着形成される。
一方、この半導体発光装置、例えば半導体レーザ装置においては、その発光機能部を構成する活性層とその周辺の半導体層例えばクラッド層に対して、外部から戻り光が入射すると出力が不安定化することから、この戻り光を低減することが要求されてきた。このためにも、誘電体層の形成によって、反射率の制御がなされてきた。
【０００３】
したがって、この要求に応じて誘電体層の被着が必要とされている。この誘電体層の形成は、一般に、端面全域に対する、例えば蒸着やスパッタによるアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）或いは酸化アルミ（Ａｌ２Ｏ３）等の誘電体層を一様に形成する方法によってなされる。ここで形成される膜は、例えば反射防止（ＡＲ；Anti Reflection）コーティング膜や高反射率（ＨＲ；High Reflection）コーティング膜である。
【０００４】
しかし、端面全域に対して一様に誘電体層を形成するこの手法では、発光端面を含む積層半導体層端面に反射率分布を形成することができないことから、戻り光の低減と半導体レーザ素子の発光特性とがトレードオフの関係となり、積層半導体層への戻り光の低減を十分に実現することができない。
【０００５】
このことから、発光端面（例えば厚さ１μｍ、幅２〜１００μｍの領域）における所望の反射率分布の形成を目的として、多層膜による誘電体層の構成を徐々に変化させて行う、高精度のフォトリソグラフィを複数回繰り返す手法を用いた製造が、一般に行われてきた。しかし、この手法は、積層半導体層端面に反射率分布を形成することはできるものの、フォトリソグラフィを行うたびにその都度マスク合わせ及び位置あわせのアラインメントを必要とする煩雑なものであり、制御の難しさから歩留まりの低下も避けられない。
【０００６】
これに対し、図４Ａ及び図４Ｂにそれぞれ概略横断面図と概略縦断面図とを示すような、端面を各半導体層ごとの段差付端面とすることによって、端面における誘電体層の厚さを各層ごとに異なるものとし、これによって、発光端面を含む積層半導体層端面における反射率分布の形成を図った半導体レーザ素子とその製造方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−２２５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この段差付劈開面によって端面に反射率分布を形成する製造方法は、端面において、各半導体層の積層方向すなわち厚さ方向に関してのみ反射率分布を形成するものであり、活性層やクラッド層等による積層半導体層の幅方向に関して反射率分布の制御を行うことはできない。
すなわち、この製造方法では、例えば活性層の端面において水平方向に反射率分布を形成することや、積層半導体層端面の発光端面を除いた領域にのみ所望の誘電体層を形成することは難しい。
【０００８】
また、この製造方法による半導体発光装置は、クラッド層端面に比して、活性層端面が奥まった構成とされる。したがって、主たる発光端面である活性層端面から発振された光の一部が、図４Ｂに示すような、活性層に比して凸とされてなるクラッド層の側面で反射されてしまうことから、発振光のビーム品質例えばビームスポットの光分布、スポット形状等のスポット品質の低下や、閾値電流の上昇などの問題が生じる。
更に、この製造方法では、積層半導体層の形成後に、積層半導体層の長手方向端面のエッチングを必要とすることから、製造において手間と煩雑さとを要する。
【０００９】
また、従来、半導体発光装置においては、発光部を有する積層半導体層の、発光端面を含む端面に、戻り光防止等の目的で誘電体層が形成された構成とする場合、この誘電体層の、発振光の透過部例えば開口が、発振光の形状すなわち発光端面のパターンに厳密に一致する構成とすることは困難とされてきた。このために、発光端面のパターンに対して誘電体層の開口が大とされた場合には戻り光の抑制効果に向上の余地が残され、発光端面のパターンに対して誘電体層の開口が小とされた場合には発振光がブロックされて光品質の低下や外部取出効率の低下などが問題となる。
【００１０】
本発明は、半導体発光装置の製造における上述の諸問題の解決を図り、製品の安定化、歩留まりの向上、コストの低廉化を図ることができる半導体発光装置の製造方法と、この製造方法によって作製することができる半導体発光装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による半導体発光装置の製造方法は、発光部を形成する積層半導体層を有する半導体発光装置の製造方法であって、発光部の発光端面を含む積層半導体層端面に、発光部の発光端面からの発振光に対する光透過性を有する第１の誘電体層を形成する第１の誘電体層の形成工程と、積層半導体層の発光端面からの発振光による露光処理を経て、発光端面上に選択的に感光性マスク層を形成する感光性マスク層の形成工程と、上述の感光性マスク層上と上記第１の誘電体層とに渡って第２の誘電体層を形成する第２の誘電体層の形成工程と、感光性マスク層を除去して、このマスク層の除去と共にマスク層上の第２の誘電体層を排除して、発光端面のパターンに応じた窓を形成する第２の誘電体層のパターン化工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上述の半導体発光装置の製造方法において、感光性マスク層の形成工程を、感光性を示すマスク材料層を形成し、このマスク材料層に対する、発光端面からの発振光による発光端面のパターンに応じた露光処理と、これに続く、マスク材料層に対する現像処理とを経て、発光端面のパターンに応じた感光性マスク層を形成することによって行うことを特徴とする。
また、本発明は、上述の半導体発光装置の製造方法において、感光性マスク層が、光硬化性材料から成ることを特徴とする。
【００１３】
本発明による半導体発光装置は、発光部を形成する積層半導体層を有する半導体発光装置であって、上述の発光部の発光端面を含む積層半導体層端面に、少なくとも、発光部の発光端面からの発振光による発光端面のパターンに応じた誘電体層が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上述の半導体発光装置において、誘電体層が、発光端面からの発振光に対する光透過性を有する第１の誘電体層と、発光端面からの発振光に対する光透過性が上記第１の誘電体層に比して小とされた第２の誘電体層とが、上述の積層半導体層端面に積層されて成り、第２の誘電体層が、発光部の発光端面からの発振光による発光端面のパターンに応じた開口を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明による半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置において、第１の誘電体層は、発光端面を含む積層半導体層への戻り光を低減し、積層半導体層からの自然放出光の漏れを抑止し、なおかつ活性層からの発振光を透過して高い発光効率を維持する特性を有することが望ましい。すなわち、半導体発光装置の発振波長に対応する光に対しては光透過性を示し、それ以外の光に対しては非光透過性を示すことが望ましい。
また、本発明による半導体発光装置の製造方法において、第２の誘電体層は、活性層からの発振光を含め、より広範囲の波長帯の光に対して非光透過性を示すことが望ましい。
なお、本明細書における非光透過性とは、反射及び非反射にかかわらず、特定の波長の光の透過を許容しない性質を有していればよい。
【００１６】
なお、上述の反射防止コーティングすなわちＡＲコーティング及び高反射率コーティングすなわちＨＲコーティングは、それぞれ単一組成或いは単層による構成に限られず、所望の光学的特性を有する多層膜構成や選定された膜厚構成によることも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による半導体発光装置の製造方法によれば、発光端面からの発振光によって、つまり本発明製造方法による半導体発光装置を構成する積層半導体層の自発光によって、感光性マスク層となるマスク材料層に対する露光処理を経るフォトリソグラフィを行う。したがって、活性層からの発振光の発光パターンに対応する露光パターンをもって感光性マスク層の感光例えば硬化がなされ、誘電体層の形状選定と、積層半導体層端面における反射率分布の形成とが、好適かつ容易になされるものである。
【００１８】
また、本発明による半導体発光装置の製造方法によれば、従来のフォトリソグラフィにおけるマスク合わせが不要となり、また、劈開面に対するエッチング工程も不要であることから、半導体発光装置の製造を容易かつ確実に行うことができる。
すなわち、本発明製造方法による場合、半導体発光装置による自発光によってマスク材料層に対する露光処理がなされることから、パターン露光を経る製造における、部品例えば光源や露光マスク等を設けた大掛かりな露光装置を用いる必要がなく、簡便かつ確実に所望パターンの露光処理を行うことができる。したがって、製造の簡略化、歩留まりの向上、そしてこれによるコストの低減が図られる。
【００１９】
また、本発明製造方法によって得た半導体発光装置、例えば半導体レーザ装置或いは発光ダイオード装置によれば、積層半導体層端面の、発光端面以外の領域の反射率は、発光端面における反射率とは異なるものとされ得る。したがって、発光特性の向上と、積層半導体層の特にクラッド層への戻り光の抑制とが図られる。
また、活性層への戻り光に関しても、活性層の幅方向すなわち水平方向において、発光端面以外の領域にはＨＲコーティングを形成することができることから、これを低減することが可能となった。
【００２０】
すなわち、従来、半導体発光装置の積層半導体層の端面に誘電体層が形成される場合、発振光の形状及び発光端面のパターンと、誘電体層における発振光の透過部例えば開口とは、その形状を厳密に一致させることが困難とされてきたが、本発明による半導体発光装置においては発光端面のパターンと開口の形状が厳密に一致されて形成されることから、発光端面への戻り光の抑制と、出力光の品質低下及び外部取出効率の低下の回避とが、共に図られる。
【００２１】
更に、本発明による半導体発光装置、例えば半導体レーザ装置或いは発光ダイオード装置によれば、積層半導体層の端面の、活性層からの発振光の形状に対応した発光端面以外の領域に、選択的に非光透過性の誘電体層を形成することができる。したがって、積層半導体層からの放出光、いわゆる自然放出光の漏れを低減することができ、フォトンリサイクリングによる発光効率の向上が図られるものである。
【００２２】
このように、本発明による半導体発光装置の製造方法ならびに半導体発光装置によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明による半導体発光装置の製造方法、及び半導体発光装置の実施の形態例を、図１〜図３を参照して説明する。
【００２４】
まず、本発明による半導体発光装置の製造方法によって得ることのできる、本発明による半導体発光装置半導体発光装置の一例を、図１を参照して説明する。
【００２５】
この例における半導体発光装置１は、図１にその概略斜視図を示すように、リッジ型の半導体発光装置であって、第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓによる基板２と、第１導電型のＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１導電型クラッド層３と、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓによる活性層４と、第２導電型例えばｐ型のＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓによる第２導電型クラッド層５と、第２導電型のＧａＡｓによるコンタクト層６と、第１導電型のＧａＡｓによる電流阻止層７と、キャップ層８とを有する。第１導電型クラッド層３と、活性層４と、第２導電型クラッド層５とによって、積層半導体層９が形成される。そして、基板２の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕによる第１電極１１が、キャップ層８の上面に例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕによる第２電極１２が、それぞれ被着形成される。
【００２６】
また、この例における半導体発光装置１は、活性層４からの発振光の形状に対応する発光端面１０ａ（一点鎖線図示）を含む積層半導体層９の端面、すなわち積層半導体層９の劈開面には、この例では第１電極１１から第２電極１２に渡って全面的に例えばＡｌ２Ｏ３とα−Ｓｉとの多層膜よりなるＡＲコーティング膜である第１の誘電体層２１が形成される。そして、第１の誘電体層２１の、積層半導体層９とは反対側に、上述した発光端面の形状に対応する開口２３を有する、Ａｌ２Ｏ３とα−Ｓｉ（アモルファスシリコン）との多層膜よりなるＨＲコーティング膜である第２の誘電体層２２が形成されるものである。
【００２７】
この実施の形態例においては、半導体発光装置１は、積層半導体層９の、第１の誘電体層２１が形成される端面からのみ光発振を行う構成とする。したがって、積層半導体層９の、第１の誘電体層２１が形成される端面とは反対側の端面に、Ａｌ２Ｏ３とα−Ｓｉとの多層膜よりなる高反射率コーティング膜、すなわちＨＲコーティング膜である第３の誘電体層３１が電極１１から電極１２に渡って形成される。
【００２８】
このような構成により、この実施の形態例では、本発明による半導体発光装置において、発光端面のパターンと開口の形状が厳密に一致されて形成され、発光端面への戻り光の抑制と、出力光の品質低下及び外部取出効率の低下の回避とが、共に図られるものである。
【００２９】
なお、本発明による半導体発光装置１は、上述のような一方の端面を発光端面とする構成に限られず、両方の端面を発光端面とする構成とすることも可能である。すなわち、両方の端面に対して、上述の第１の誘電体層２１と第２の誘電体層２２とによって、つまりＡＲコーティング膜とＨＲコーティング膜とによって、反射率分布の形成がなされ、第２の誘電体層２２が開口２３を有する構成とすることも可能である。
【００３０】
次に、本発明による、上述の半導体発光装置１の製造方法の実施の形態例について、図２及び図３を参照して説明する。これら図２及び図３においては、発光機能部の活性層とクラッド層部分の一部を示している。
【００３１】
まず、基板２を用意し、この基板２の一主面上に、第１導電型クラッド層３と、活性層４と、第２導電型クラッド層５とを例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学蒸着）法によって積層形成し、積層半導体層９を得る。その後、第２導電型クラッド層５の活性層４とは反対側、すなわちこの例においては上面に、コンタクト層６を例えばＭＯＣＶＤ法によって積層形成する。
【００３２】
その後、コンタクト層６の上面から、選択的に、コンタクト層６を横切り第２導電型クラッド層５に至る異方性エッチングを行い、このエッチングによって生じた段差部を埋め込むように電流阻止層７を形成する。そして、この上に、コンタクト層６と、電流阻止層７とに渡ってキャップ層８を例えばＭＯＣＶＤ法によって積層形成する。
その後、劈開処理により、共振器端面すなわち発光端面を含む積層半導体層９の端面を露出させる。
【００３３】
次に、図２Ａに示すように、積層半導体層９の、活性層４の端面を中心とする発光端面１０ａを含む端面１０ｂに対して、この発光端面１０ａにおける設計反射率を形成する例えばＡｌ２Ｏ３とα−Ｓｉとの多層膜による第１の誘電体層２１を、例えばスパッタによって形成して、第１の誘電体層の形成工程を行う。
【００３４】
そして、図２Ｂに示すように、第１の誘電体層２１の外表面つまり積層半導体層９とは反対側の面に、活性層４における発光波長帯によって感光がなされる光硬化性樹脂による、感光性のマスク材料層３１を全面的に塗布する。
このマスク材料層３１は、例えば半導体発光装置１からの発振波長が例えば２５０ｎｍ〜７８０ｎｍである場合、ポリイミドにフラーレン（Ｃ６０）などの増感剤を組み合わせた光硬化性樹脂を用いることができる。
【００３５】
その後、図２Ｃに示すように、積層半導体層９において、活性層４を主な発光部とする発光Ｌによる、すなわちこの発光端面１０ａのパターンに対応した露光パターンによる、マスク材料層３１に対する露光処理を経て、感光性のマスク材料層３１の一部、すなわち上述の露光パターンに対応するマスク材料層３１を、図２Ｃ中鎖線によって囲んで示すように、感光性マスク層３１ａを形成する露光硬化部として構成する。
なお、マスク材料層３１の感光量及び感光性マスク層３１ａの形状は発光の強度及び時間に依存するため、露光の態様は適宜選定されるものである。
【００３６】
続いて、図３Ａに示すように、感光性マスク層３１ａ以外の、マスク材料層３１の未露光部の洗浄による除去すなわち現像処理を経て、第１の誘電体層２１に積層されたマスク材料層３１の露光パターンによる感光性マスク層３１ａのみを選択的に残存させる感光性マスク層の形成工程を行う。
【００３７】
その後、図３Ｂに示すように、第１の誘電体層２１の感光性マスク層３１ａが形成された面に対し、活性層４以外における設計反射率を形成する例えばＡｌ２Ｏ３とα−Ｓｉとの多層膜による第２の誘電体層２２を、例えばスパッタによって形成して第２の誘電体層の形成工程を行い、積層半導体層９の端面に第１の誘電体層２１と第２の誘電体層とを積層して誘電体層を形成する。
この場合、感光性マスク層３１ａ上に形成された第２の誘電体層２２ａが、他の第２の誘電体層２２と分離されるように、感光性マスク層３１ａの厚さ等の選定がなされることが望ましい。
【００３８】
その後、感光性マスク層３１ａを、その溶剤によって除去し、これと共にこの上に形成された第２の誘電体層２２ａを除去（リフトオフ）して、上述の露光パターンに対応した窓すなわち開口２３を形成し、第２の誘電体層のパターン化工程を行う。このようにして、図１に示す半導体発光装置１を得るものである。
【００３９】
なお、この実施の形態例においては、第１の誘電体層２１を反射防止コーティング膜すなわちＡＲコーティング膜とし、第２の誘電体層２２を高反射率コーティング膜すなわちＨＲコーティング膜とすることが望ましい。
また、この発光端面１０ａは、活性層４の端面として形成されるものに限られず、第１導電型クラッド層３及び第２導電型クラッド層５の少なくとも一部に渡って形成され得るそして、第１の誘電体層２１の形成によって、発光端面１０ａの保護もなされるものである。
【００４０】
以上、本発明による半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置の実施の形態例について説明したが、本発明による半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置は、この実施の形態例に限られるものではない。
【００４１】
例えば、この実施の形態例においては第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としたが、両者を逆導電型とすることもできる。
また、本発明製造方法によってレーザダイオード装置等の、半導体レーザ以外の半導体発光装置を製造することも可能である。
【００４２】
また、上述の製造方法に基づいて多数の発光端面を有する半導体発光装置を同時に形成することや、これを分断することにより、多数の半導体発光装置を構成することも可能であるし、種々の光学装置や他の回路素子を有する集積回路装置の製造に用いることも可能である。
【００４３】
また、本発明による製造方法によって所謂パルセーションレーザ装置を構成することもできるし、製造において基板とクラッド層との間にバッファ層を形成する工程をとるとか、活性層とクラッド層との間にガイド層を形成する工程をとることも可能である。
なお、上述の反射防止コーティングすなわちＡＲコーティング及び高反射率コーティングすなわちＨＲコーティングは、それぞれ単一組成層或いは単層による構成に限られず、所望の光学的特性を有する多層膜構成や選定された膜厚構成によることも可能であり、その材料も例えばα−Ｓｉ以外のＳｉＯ２等を用い得る。
【００４４】
また、この実施の形態例においては、感光性マスク層を光硬化性樹脂による構成としたが、感光する波長帯や半導体発光装置の目的、及び反射率分布に対する要求に応じて、光軟化性材料など、他の材料を用いて半導体発光装置の製造を行うことも可能であるなど、本発明による半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置は、種々の変更及び変形をなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による半導体発光装置の一例の概略斜視図である。
【図２】図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ、本発明による製造方法の実施の形態例における、一工程における要部の概略断面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、それぞれ、本発明による製造方法の実施の形態例における、一工程における要部の概略断面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、従来の半導体発光装置の製造方法による半導体発光装置の概略横断面図及び概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・半導体発光装置、２・・・基板、３・・・第１導電型クラッド層、４・・・活性層、５・・・第２導電型クラッド層、６・・・コンタクト層、７・・・電流阻止層、８・・・キャップ層、９・・・積層半導体層、１０ａ・・・端面、１０ｂ・・・発光端面、１１・・・第１電極、１２・・・第２電極、２１・・・第１の誘電体層、２２・・・第２の誘電体層、２２ａ・・・開口、２３・・・第３の誘電体層、３１・・・マスク材料層、３１ａ・・・感光性マスク層、１０１・・・従来の半導体発光装置、１０２・・・基板、１０３・・・第１導電型クラッド層、１０４・・・活性層、１０５・・・第２導電型クラッド層、１０６・・・コンタクト層、１０７・・・電流阻止層、１０８・・・キャップ層、１０９・・・積層半導体層、１１１・・・第１電極、１１２・・・第２電極、１２１・・・第１の誘電体層
【図１】
2005353995.tif 000003
【図２】
2005353995.tif 000004
【図３】
2005353995.tif 000005
【図４】
2005353995.tif 000006